Производство электроэнергии на компрессорных станциях утилизационными газотурбинными установками

низких начальных параметров водяного пара КПД паротурбинной

утилизационной установки невысокий. В последнее время нашли

применение утилизационные установки, работающие на парах низ-

кокипящих жидкостей, которые по своим термодинамическим пара-

метрам позволяют создать более эффективные, чем на водяном паре,

утилизационные установки [4–6]. Например, фирма Ormat разработа-

ла утилизационную установку на парах пентана, вырабатывающую

дополнительно до 7МВт электрической энергии при мощности базо-

вой газотурбинной установки RB-211 газоперекачивающего агрегата

27,1МВт.

Недостатками паротурбинных утилизационных установок являют-

ся большое число агрегатов, значительная удельная масса, в несколько

раз превышающая аналогичный показатель ГТУ, потребность в очи-

щенной воде, что затрудняет их использование при модернизации

находящихся в эксплуатации ГТУ, а также значительная стоимость.

В связи с этим целесообразно рассмотреть в качестве утилизационных

газотурбинные установки (УГТУ), имеющие преимущество по массо-

габаритным показателям, маневренности и стоимости. Учитывая низ-

кую температуру рабочего тела, такие УГТУ можно выполнять с не-

охлаждаемыми турбинами, невысокой степенью повышения давления

(малым числом ступеней лопаточных машин), низкотемпературными

теплообменными аппаратами. Это обеспечит меньшую удельную сто-

имость по сравнению с приводными ГТУ как за счет более дешевых

конструкционных материалов, так и достаточно простого конструк-

тивного исполнения.

В работе [7] рассмотрено применение на компрессорных станциях

газопроводов УГТУ с измененной очередностью процессов, разме-

щение которых на выходе из базовых газотурбинных двигателей не

приводит к увеличению сопротивления за ними и, следовательно, к

увеличению расхода топлива для восстановления мощности до преж-

него уровня. Такие УГТУ характеризуются пониженным давлением

рабочего тела, меньше атмосферного, в проточной части установок

[8, 9]. Мощность УГТУ с измененной очередностью процессов может

ограничиваться напряжениями в рабочих лопатках последней ступе-

ни турбины из-за увеличенных объемных расходов и, соответственно,

площадей проходных сечений. Это исключает возможность дополни-

тельного подогрева рабочего тела перед турбиной УГТУ в целях уве-

личения мощности. Поэтому целесообразно рассмотреть УГТУ иной

схемы, имеющие более широкие возможности для производства до-

полнительного количества механической энергии.

На рис. 1 приведена схема УГТУ, работающей по циклу Брайтона

и установленной за силовой турбиной Т

приводной (базовой) ГТУ

нагнетателя природного газа.

46 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2016. № 1